(57)【要約】      （修正有）【課題】水系河川の新たな洪水調節容量を確保するため、バイパス放水路トンネルとチューブラポンプ水車発電電動機を組み合わせることによって、ダム建設、河川の改修工事等に代わる低コストで、設備信頼度の高い治水型水力システムを提供する。【解決手段】河川１の流下能力を高める方法として異常出水、洪水時等の河川増水の一部をバイパス放水路トンネル２に導水し、そのトンネル内に設置したチューブラポンプ水車３と発電電動機４で強制的に送水させることによって、そのままバイパスさせたり再合流して河川全体の流速を大きくしたりするなど、排水・送水能力をより高めることのできる治水型の水力システムに関するものである。また、本システムは万が一、堤防が決壊した場合でも内水５を内水排水路６でバイパス放水路に合流させて、その放水路流水のジェットポンプ効果を利用した内水排水施設としての機能を有している。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
都市河川の洪水対策として、増水した河川水を地下放水路トンネルで一部をバイパス、ショートカットさせ、その放水路内に設置したチューブラポンプ水車発電電動機のポンプ運転によって放水路トンネルの流下能力を増大させるとともに、内水排水路との合流によってジェットポンプ効果を利用した内水の排水、ならびに洪水時以外の通常時には発電運転による未利用水力の有効活用を可能にする治水型水力システム。
【請求項２】
都市河川の洪水対策として、増水した河川水を地下放水路トンネルで一部をバイパスして、その放水路内に設置したチューブラポンプ電動機のポンプ運転によって放水路トンネル内の流水速度を高め、内水排水路との合流によってジェットポンプ効果を利用した内水の排水、ならびに河川との流水方向を合わせた再合流によって、河川全体としての流下能力を高めるとともに、河床掃砂も可能な治水型水力システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、異常出水、洪水時等の河川増水の一部を放水路トンネルにバイパスさせ、放水路内に設置したチューブラポンプ水車発電電動機で強制的に送水させることによってそのままバイパスさせたり、河川全体の流速を大きくさせたりして排水・送水能力をさらに高めることができる河床掃砂可能なシステムである。また万が一、堤防が決壊した場合でも内水排水施設としての機能を持たせることができるので、被害の拡大を抑え込むこともできる。
【背景技術】
【０００２】
都市部の河川水系では洪水調節容量が限界に達しつつあり、その上流山間部では環境問題から新規治水ダムの建設が困難になっている。しかし、その一方で都市近郊では宅地開発等により、都市型水害が起こり易くなってきている。このような水害に対しては現実問題としてダムと河川とで洪水調節容量を確保するしかない。ダムが無理ならば河川で増やすしかないが、その場合であっても巨費を投じての大規模工事にならざるを得ない。河川の動水勾配が小さいだけに流量を増やすためには、水路断面積を大きくしなければならないが、その場合には巨額の工事費を必要とする。
【０００３】
チューブラ水車は低落差・大流量に適したプロペラ水車として開発された発電用の水車であるが、発電機を電動機として運転すれば、回転方向が同じで同一流水方向のポンプ運転となって水路内の流水を強制的に送水することができ、バイパス距離・区間が長くなっても流速を早めた分、水路断面積を小さくして工事費を削減することができる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
わが国では主要河川の殆どが沖積平野を流れる動水勾配の小さい河川であるため、冬場の渇水期を除いて大雨、台風等による異常出水とそれに伴った河川の氾濫等による水害は何時どこででも発生し得る。これら河川の流下能力を高めるためには大規模な河川改修等が必要となるので、その費用負担は膨大なものとなるが、問題はこの治水に係わる工事費を抑えつつ、治水施設としての高い設備信頼度の確保とその整備拡充を如何にして実現するかである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案は、治水型水力システムの導入によって、河川の流下能力を設備信頼度の低下を来たすことなく、要した工事費以上に大幅に増やすことができるようにしたものである。河川をバイパス、ショートカットさせる地下放水路トンネルの水路内にバルブ形チューブラポンプ水車発電電動機を設置し、出水時はポンプ運転による流下方向への強制送水によって動水勾配以上の通水量で排水させることができるので、トンネル断面積も小さくて済み、ポンプ水車・発電電動機等の建設費を加味しても断面積減に伴う放水路トンネル工事費の減少分でカバーして十分余りある。
【０００６】
出水時のポンプ運転を確実なものとするために、通常時は運用の範囲内で可能な限り発電運転または保安運転等を行って設備信頼度の維持向上を図り、いざと言う時には直ちに発電運転からポンプ運転に切り替えて、治水施設としての本来機能を発揮できるように確実なものとしておく。なお、水車の発電運転もポンプの電動機運転も流水方向および回転方向ともに同じなので、設備面で特に考慮して置かなければならないものはない。
【考案の効果】
【０００７】
上述のように、河川のバイパス放水路トンネルにバルブ形のチューブラポンプ水車発電電動機を設置することによって、流下能力を大幅に増やすことができ、河床掃砂効果とともにその治水機能を十分果たすことができる。また、内水排水施設としての機能も容易に付加させることができるので、万が一、堤防が決壊した場合であっても浸水被害の拡大を抑え込むこともできる。
【０００８】
通常時には運用の範囲内で発電運転も行うことができるので、未利用水力の有効活用ならびに保安運転等によって設備信頼度の維持向上を図ることができる。さらに、河川のネック箇所を含め、部分的なバイパス区間での強制送水によって河川全体の流速を高め、河床掃砂もできるので柔軟性に富んだ効果的な治水対策が可能となる。
【考案を実施するための最良の形態】
【０００９】
本考案は動水勾配の小さい都市平野部を流れる河川の洪水対策として極めて有効であり、特に地形的にバイパス放水路トンネルで海までの区間をショートカットできるような場合には、放水路トンネル内にこのチューブラポンプ水車発電電動機を等間隔で複数台直列設置とすることで河川の流下能力を大幅に増大させることができる。さらに、放水路トンネルのジェットポンプ効果を利用した内水排水機能とともに、洪水時以外の通常時には発電運転による未利用水力の有効活用も可能となる。
【００１０】
バイパス放水路トンネルで海までショートカットできないようなところでは、ネックとなりそうな部分的バイパス区間での強制送水を順次計画的に実施していくことによって河川全体の流速を高め、流下能力の増大と河床対策を行いつつ、内水排水施設の整備・拡充も進めていくことができる。
【実施例１】
【００１１】
以下、添付図面に従って実施例を説明する。図１は河川１をバイパス放水路トンネル２で海９までの流域・区間をショートカットした完全バイパスであり、トンネル内部には強制送水のほか、発電も可能なチューブラポンプ水車３と発電電動機４を設置し、さらには異常出水時等の内水５の内水排水路６を備えた治水型水力システムの概要を示したものである。チューブラポンプ水車発電電動機を放水路トンネル内にほぼ等間隔に複数台設置することによって、洪水時には河川からのバイパス強制送水の流速を高めることができ、所要工事費の割には河川の流下能力を大幅に増大させることができる。
【００１２】
最上流と中間地点には発電も可能なチューブラポンプ水車発電電動機を配置し、その他は洪水時のみのポンプ７と電動機８としている。ポンプ水車の容量、設置台数・間隔等については、それぞれの条件に応じた最適化設計検討による。洪水時以外のときには発電運転または保安運転等を行って設備信頼度の維持向上を図ることができる。同一放水路トンネル内に複数のチューブラポンプ水車発電電動機が直列設置されてはいるが、万が一、これらのどれかに異常が発生してポンプ運転できなくなったとしても、当該機のスルーシング運転で残りのポンプ運転相当の強制送水が可能である。
【実施例２】
【００１３】
図３はバイパス放水路トンネルで海までショートカットできないようなところで、ネックとなりそうな箇所を中心に部分バイパスしたものであり、トンネル内部には強制送水のためのチューブラポンプ７と電動機８を設置し、ポンプ運転によるバイパス区間での強制送水によって河川全体の流速を高め、流下能力の増大とともに河床掃砂も可能である。さらに、内水５を内水排水路６でバイパス放水路に合流させ、その流水のジェットポンプ効果を利用して内水排水施設としての機能も兼備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本考案の治水型水力システム（完全バイパス）の概略図である。
【図２】本考案の治水型水力システム（完全バイパス）の概念図である。
【００１５】
【図３】本考案の治水型水力システム（部分バイパス）の概略図である。
【図４】本考案の治水型水力システム（部分バイパス）の概念図である。
【符号の説明】
【００１６】
１  河川
２  バイパス放水路トンネル
３  バルブ形チューブラポンプ水車
４  発電電動機
５  内水
６  内水排水路
７  バルブ形チューブラポンプ
８  電動機
９  海
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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